濕度測(cè)量課程設(shè)計(jì)報(bào)告---基于濕度傳感器的測(cè)量電路設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　題 目： 基于濕度傳感器的測(cè)量電路設(shè)計(jì) </p><p>　　課 程： 傳感器與測(cè)控電路課程實(shí)習(xí) </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　班 級(jí)： 　

2、 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p><b>　　指導(dǎo)老師： </b></p><p>　　完成時(shí)間： 2011年3月20號(hào) </p><p>

3、;<b>　　總 目 錄</b></p><p>　　第一部分：任務(wù)書(shū) </p><p>　　第二部分：課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　第三部分：設(shè)計(jì)電路圖</p><p>　　第四部分：設(shè)計(jì)電路圖</p><p><b>　　第 一 部 分</b></p>

4、;<p><b>　　任</b></p><p><b>　　務(wù)</b></p><p><b>　　書(shū)</b></p><p><b>　　第 二 部 分</b></p><p><b>　　課</b></p&g

5、t;<p><b>　　程</b></p><p><b>　　設(shè)</b></p><p><b>　　計(jì)</b></p><p><b>　　報(bào)</b></p><p><b>　　告</b></p>&

6、lt;p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1課題簡(jiǎn)介………………………………………………………………………（6）</p><p>　　1.1 課程設(shè)計(jì)的目的…………………………………………………………（6）</p><p>　　1.2 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)…………………………………………………………（6）</p>

7、;<p>　　1.3 課程設(shè)計(jì)的要求與技術(shù)指標(biāo)……………………………………………（7） </p><p>　　2電路總方案的設(shè)計(jì)及原理框圖…………………………………………（8）</p><p>　　2.1 電路設(shè)計(jì)原理框圖………………………………………………………（8）</p><p>　　2.2 電路設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)…………………………………………………

8、……（8）</p><p>　　3 各部分電路設(shè)計(jì)……………………………………………………………（9）</p><p>　　3.1 差動(dòng)放大器電路的工作原理……………………………………………（9）</p><p>　　3.2 電壓跟隨器電路的工作原理…………………………………………… (9)</p><p>　　3.3 同相加法器電路的工作原

9、理………………………………………… （10）</p><p>　　3.4電路的參數(shù)選擇及計(jì)算（方案一，二）………………………………（11）</p><p>　　4電路中各電路元件的性能參數(shù)及指標(biāo)……………………………… （16）</p><p>　　4.1濕度傳感器IH3605的性能指標(biāo)……………………………………… （16）</p><p>

10、;　　4.2溫度傳感器PT1000的性能指標(biāo)……………………………………… （1 7）</p><p>　　4.3四運(yùn)放集成運(yùn)算放大器的性能指標(biāo)…………………………………… (18)</p><p>　　5電路的安裝與調(diào)試…………………………………………………………（19）</p><p>　　5.1差動(dòng)放大器的安裝與調(diào)試………………………………………………（19）

11、</p><p>　　5.2 總電路的安裝與調(diào)試………………………………………………… （19）</p><p>　　5.3 電路安裝與調(diào)試中遇到的問(wèn)題及分析解決方法…………………… （19）</p><p>　　6電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及誤差分析……………………………………………（20）</p><p>　　6.1實(shí)測(cè)電路數(shù)據(jù)……………………………

12、………………………………（20）</p><p>　　6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析……………………………………………………… （20）</p><p>　　6.3改進(jìn)方法…………………………………………………………………（21）</p><p>　　7 實(shí)驗(yàn)總結(jié)及收獲體會(huì)……………………………………………………（22）</p><p>　　8儀器儀

13、表明細(xì)清單…………………………………………………………（23）</p><p>　　9 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………（24）</p><p><b>　　1課題簡(jiǎn)介</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)的目的</b></p><p>　　1、掌握傳感器選擇的一

14、般設(shè)計(jì)方法；</p><p>　　2、掌握模擬ＩＣ器件的應(yīng)用；</p><p>　　3、掌握測(cè)量電路的設(shè)計(jì)方法；</p><p>　　4、培養(yǎng)綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐的能力</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)的任務(wù)</b></p><p>　　一個(gè)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制作過(guò)程所涉及的知識(shí)面很廣；加

15、上電子技術(shù)的發(fā)展異常迅速，新的電子器件的功能在不斷提升，新的設(shè)計(jì)方法不斷發(fā)展，新的工藝手段層出不窮，它們對(duì)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作方法提出了新的挑戰(zhàn)。但對(duì)于初次涉足電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制作來(lái)說(shuō)，了解并實(shí)踐一下傳感器選擇與測(cè)控電路的設(shè)計(jì)、制作的基本過(guò)程是很有必要的。由于所涉及的知識(shí)面很廣，相應(yīng)的具體內(nèi)容請(qǐng)參考本文中提示的《傳感器原理及應(yīng)用》，《測(cè)控電路》，《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》，《電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)》等書(shū)的有關(guān)章節(jié)。</p>&l

16、t;p>　　應(yīng)用IH3605型溫度傳感器與集成運(yùn)放設(shè)計(jì)測(cè)量濕度的電路，測(cè)量相對(duì)濕度(RH)的范圍為0%~l00%，電路輸出電壓為0~10V。要求測(cè)量電路具有調(diào)零功能和溫度補(bǔ)償功能。使用環(huán)境溫度為0℃~85℃。</p><p>　　本課題中測(cè)量電路組成框圖如下所示：</p><p>　　測(cè)量電路由濕度傳感器，差動(dòng)放大器，同相加法放大器等主電路組成；為了實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償功能，選擇鉑電阻溫度傳

17、感器采集環(huán)境溫度，通過(guò)轉(zhuǎn)換電橋和差動(dòng)放大，輸入同相加法器實(shí)現(xiàn)加法運(yùn)算，補(bǔ)償環(huán)境溫度對(duì)濕度傳感器的影響，其中轉(zhuǎn)換電橋工作電壓由差動(dòng)放大器輸出電壓通過(guò)電壓跟隨器提供。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)的要求與技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　1、設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試；</p><p>　　2、濕度測(cè)量范圍：0％～100％RH；</p><p>　　3、使用環(huán)

18、境溫度范圍：0～85℃； </p><p>　　4、輸出電壓：0～10V；</p><p>　　5、非線性誤差：±0.5％。 </p><p>　　2電路總方案的設(shè)計(jì)及原理框圖</p><p>　　2.1 電路設(shè)計(jì)總原理框圖</p><p><b>　　圖2.1.1</b></p&

19、gt;<p>　　2. 2 電路總方案設(shè)計(jì)</p><p>　　應(yīng)用IH3605型溫度傳感器與集成運(yùn)放設(shè)計(jì)測(cè)量濕度的電路，測(cè)量相對(duì)濕度(RH)的范圍為0%~l00%，電路輸出電壓為0~10V。要求測(cè)量電路具有調(diào)零功能和溫度補(bǔ)償功能。使用環(huán)境溫度為0℃~85℃。由圖2.1.1所示:</p><p>　　測(cè)量電路由濕度傳感器，差動(dòng)放大器，同相加法放大器等主電路組成；為了實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)

20、償功能，選擇鉑電阻溫度傳感器采集環(huán)境溫度，通過(guò)轉(zhuǎn)換電橋和差動(dòng)放大，輸入同相加法器實(shí)現(xiàn)加法運(yùn)算，補(bǔ)償環(huán)境溫度對(duì)濕度傳感器的影響，其中轉(zhuǎn)換電橋工作電壓由差動(dòng)放大器輸出電壓通過(guò)電壓跟隨器提供。</p><p><b>　　3各部分電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 差動(dòng)放大器電路的工作原理</p><p>　　差動(dòng)放大器電路是把兩個(gè)信號(hào)分別

21、輸入到運(yùn)算放大器的同相和反相輸入端，然后在輸出端取出兩個(gè)信號(hào)的差模成分，然后在輸出端取出兩個(gè)信號(hào)的差模成分，而盡量抑制兩個(gè)信號(hào)的共模成分的電路。采用差動(dòng)放大器電路，有利于抑制共模干擾和減小漂移。如圖3.1.1所示，一基本差動(dòng)放大電路，它由一只通用的運(yùn)算放大器和四只電阻。利用電路的線性疊加原理，計(jì)算輸出信號(hào)uo</p><p><b>　　圖3.1.1</b></p><p

22、>　　3.2 電壓跟隨器電路的工作原理</p><p>　　電壓跟隨器，也叫緩沖放大器或單位增益放大器,顧名思義，就是輸出電壓與輸入電壓是相同的，就是說(shuō)，電壓跟隨器的電壓放大倍數(shù)恒小于且接近1。</p><p>　　電壓跟隨器的顯著特點(diǎn)就是，輸入阻抗高，而輸出阻抗低，一般來(lái)說(shuō)，輸入阻抗要達(dá)到幾兆歐姆是很容易做到的。輸出阻抗低，通?？梢缘綆讱W姆，甚至更低,因此在電路中，電壓跟隨器一般做

23、緩沖級(jí)及隔離級(jí)。如下圖3.2.1所示，該圖基本上是一個(gè)同相放大器，其中電阻器Ra由開(kāi)路代替，電阻器Rf由短路代替，因?yàn)檫\(yùn)放輸入端電壓為0，輸出電壓就等于輸入電壓Vo=Vi，因此，電壓增益為1。用這種放大器的唯一原因是輸入電阻高，外加典型的運(yùn)放低輸出電阻。</p><p><b>　　圖3.2.1</b></p><p>　　3.3 同相加法器電路的工作原理</p

24、><p>　　同相輸入加法電路可以實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的求和運(yùn)算。如圖3.3.1所示</p><p><b>　　圖3.3.3</b></p><p><b>　　依據(jù)：</b></p><p><b>　　得知：</b></p><p><b>　　令得

25、與的關(guān)系式</b></p><p>　　第二種方法 利用迭加原理求出及</p><p><b>　?。ǎ?lt;/b></p><p>　　當(dāng)兩輸入端外電路平衡時(shí)，有</p><p>　　當(dāng)時(shí)， 實(shí)現(xiàn)兩信號(hào)相加，且同相。</p><p>　　相比較而言，從反相輸入端輸入加量的運(yùn)算簡(jiǎn)單的多

26、。</p><p>　　3.4電路的參數(shù)選擇及計(jì)算（方案一，二）</p><p><b>　　方案一： </b></p><p>　?、龠x擇VS、Rl、ICl、R2、RP1確定電源電壓。</p><p>　　因輸出電壓Uo=10V，電源電壓取15V。由ICl、R2、RP1組成調(diào)零電路。由VS、R1組成傳感器電源(5

27、V)，給傳感器和調(diào)零電路供電。VS選用MTZJ5 IB型穩(wěn)壓二極管，Uz=5.IV，Iz=5mA，則</p><p>　　R1=(Ucc－Uz)/Iz=(15－5.1)／(5×10－3)=l.98kΩ</p><p><b>　　取系列值2kΩ。</b></p><p>　　ICl選用LM385型基準(zhǔn)電壓源，基準(zhǔn)電壓Uref=l.23

28、5V，工作電流為10μA~20mA，取工作電流I=2mA，則</p><p>　　R2=(Uz－Uref)/I=(5.1—1.235)／(2×10－3)=1.933kΩ</p><p><b>　　取系列值2kΩ。</b></p><p>　　為使RPl支路耗電小，令通過(guò)其電流為0.1mA，則</p><p>

29、　　RPl=1.235／(0.1×10－3)=12.35kΩ</p><p>　　取系列值12.5kΩ。</p><p>　　傳感器無(wú)輸出電壓時(shí)，調(diào)節(jié)RPl，使Uo1=0V。</p><p>　?、谶x擇IC2~IC5、R3~R6、RP2。</p><p>　　IC2~IC5選擇OP07由IC2等組成差動(dòng)放大器后有如下關(guān)系式，即<

30、;/p><p>　　R3=R4．R5+(RP2/2)=R6，放大倍數(shù)KF2=[ R5+(RP2/2)]／R3</p><p>　　今R3= R4=8.0 kΩ，25℃、100%(RH)時(shí)，傳感器輸出電雎為4.02V，調(diào)零后，Ui=4.02－0.8=3 22V，Uo1應(yīng)為10V。</p><p>　　R5+(RP2/2)=KF2×R3=(Uo1／Ui)R3=(1

31、0/3.22)×8.0=24.84kΩ，取R5=20kΩ，則</p><p>　　RP2=2(31.06－20)=9.69kΩ，取系列值10kΩ</p><p>　　R6=R5+(RP2/2)=24.84kΩ，取E192系列25 kΩ</p><p>　?、圻x擇R11~R16、RP3、RP4、Rt。</p><p>　　a選擇Rt

32、、R11、R12、RP3。</p><p>　　由IC4、IC5及R11~R16、RP3、RP4、Rt組成溫度補(bǔ)償電路。其中，R11、R12、RP3、Rt可組成溫度補(bǔ)償電橋。Rt選擇Pt1000型鉑金電阻溫度傳感器，Rt =Ro(1+At+Bt2)。式中，A=3.94*10-3/℃，B=-5.802*10-7,Ro=1000Ω，Rt的工作電流推薦值為lmA。IC4為電壓跟隨器，8腳輸出電壓U8的最大值為10V，令

33、R11= R12=8kΩ。t=25℃時(shí)，Rt的值為R25，R25=1000(1+3.94*10-3×25-5.802*10-7*252)=1098.5Ω。取RP3=1.5kΩ，調(diào)節(jié)RP3，使Ra=R25=1098.5Ω，則Uo2=0V。</p><p><b>　　b計(jì)算有關(guān)參數(shù)。</b></p><p>　　KF2=[R5+(RP2/2)]/R3=[20+

34、(10／2)]／8=3.125</p><p>　　t=85℃、RH=100%時(shí)，Rt的值為R85，即?</p><p>　　R85=1000(1+3.94*10-3×85-5.802*10-7*852)=1334.9Ω</p><p>　　U8=Uo1=KF2Ui=3.125×(3.50－0.8)=8.4375V</p><

35、p>　　Ui1=U8Ra／(R12+ Ra)=8.4375×1098.5／(10×10－3+1098.5)=1.0187V</p><p>　　Ui2= U8R85／(R11+ R85)=8.4375×1334.9／(10×10－3+1334.9)=1.2066V</p><p>　　Uo2為溫度補(bǔ)償電壓。當(dāng)t=85℃、RH=100%時(shí)，Uo1

36、=8.397V，要求電路輸出10V，則補(bǔ)償電壓Uo2=10－8.4375=1.5625V。</p><p>　　由IC5組成差動(dòng)放大器，其放大倍數(shù)為KF5，即</p><p>　　KF5= Uo2／（Ui2－Ui1)=1.5625／(1.2066－1.0187)=8.3</p><p><b>　　取KF5=10。</b></p>

37、<p>　　c選擇R13~R16、RP4。</p><p>　　由IC5組成差動(dòng)放大器后有如下關(guān)系式，即</p><p>　　R13= R15，R14= R16，KF5=R14／R13</p><p>　　R14= KF5R13 =10Rl3，取R13= R15=8kΩ，R14=8×10=80kΩ，R16= R14=80kΩ。</p>

38、;<p>　　當(dāng)t=85℃、RH=100%時(shí)，Uo2的實(shí)際值為</p><p>　　Uo2= KF5（Ui2－Ui1)=10(1.2066－1.0187)=1.879V</p><p>　　設(shè)通過(guò)RP4支路的電流為1mA，則</p><p>　　RP4=1.879／(1×10－3)=1.879kΩ，取系列值2kΩ</p><

39、;p>　?、苓x擇R7、R8、R9、R10。</p><p>　　由IC3組成同相加法器。令R7=R8=R9=R10=8kΩ，在85℃、100%的相對(duì)濕度時(shí)，調(diào)節(jié)RP2使Uo1=8.4375V，調(diào)節(jié)RP4使Uo=10V。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p><b>　　圖3.4.1</b>&l

40、t;/p><p>　?、龠x擇VS、Rl、ICl、R2、RP1確定電源電壓。</p><p>　　因輸出電壓Uo=10V，電源電壓取15V。由ICl、R2、RP1組成調(diào)零電路。由VS、R1組成傳感器電源(5V)，給傳感器和調(diào)零電路供電。VS選用MTZJ5 IB型穩(wěn)壓二極管，Uz=5.IV，Iz=5mA，則</p><p>　　R1=(Ucc－Uz)/Iz=(15－5.1)

41、／(5×10－3)=l.98kΩ</p><p><b>　　取系列值2kΩ。</b></p><p>　　ICl選用LM385型基準(zhǔn)電壓源，基準(zhǔn)電壓Uref=l.235V，工作電流為10μA~20mA，取工作電流I=lmA，則</p><p>　　R2=(Uz－Uref)/I=(5.1—1.235)／(1×10－3)=3.

42、865kΩ</p><p>　　取系列值3.9kΩ。</p><p>　　為使RPl支路耗電小，令通過(guò)其電流為0.2mA，則</p><p>　　RPl=1.235／(0.2×10－3)=6.175kΩ</p><p>　　取系列值6.8kΩ。</p><p>　　當(dāng)相對(duì)濕度為0時(shí)，調(diào)節(jié)RPl，使Uo1=0V

43、。</p><p>　　②選擇IC2~IC5、R3~R6、RP2。</p><p>　　IC2~IC5選擇OP07單運(yùn)放。由IC2等組成差動(dòng)放大器后有如下關(guān)系式，即</p><p>　　R3=R4．R5+(RP2/2)=R6，放大倍數(shù)KF2=[ R5+(RP2/2)]／R3</p><p>　　今R3= R4=10.0 kΩ，25℃、100%

44、(RH)時(shí)，傳感器輸出電雎為4.02V，調(diào)零后，Ui=4.02－0.8=3 22V，Uo1應(yīng)為10V。</p><p>　　R5+(RP2/2)=KF2×R3=(Uo1／Ui)R3=(10/3.22)×10.0=31.06kΩ，取R5=27kΩ，則</p><p>　　RP2=2(31.06－27)=8.12kΩ，取系列值8.2kΩ</p><p&g

45、t;　　R6=R5+(RP2/2)=31.06kΩ，取E192系列3l.2 kΩ</p><p>　　③選擇R11~R16、RP3、RP4、Rt。</p><p>　　a選擇Rt 、R11、R12、RP3。</p><p>　　由IC4、IC5及R11~R16、RP3、RP4、Rt組成溫度補(bǔ)償電路。其中，R11、R12、RP3、Rt可組成溫度補(bǔ)償電橋。Rt選擇EL－

46、700型鉑金電阻溫度傳感器，Rt Ro(1+α2t)。式中，α2=0.00375/℃，Ro=1000Ω，Rt的工作電流推薦值為lmA。IC4為電壓跟隨器，8腳輸出電壓U8的最大值為10V，令R11= R12=10kΩ。t=25℃時(shí)，Rt的值為R25，R25=1000(1+0.00375×25)=1093.75Ω。取RP3=1.5kΩ，調(diào)節(jié)RP3，使Ra=R25=1093.75Ω，則Uo2=0V。</p><

47、p><b>　　b計(jì)算有關(guān)參數(shù)。</b></p><p>　　KF2=[R5+(RP2/2)]/R3=[27+(8.2／2)]／10=3.11</p><p>　　t=85℃、RH=100%時(shí)，Rt的值為R85，即</p><p>　　R85=1000(1+0.00375×85)=1318.7Ω</p><p

48、>　　U8=Uo1=KF2Ui=3.11×(3.50－0.8)=8.397V</p><p>　　Ui1=U8Ra／(R12+ Ra)=8.397×1093.75／(10×10－3+1093.75)=0.8279V</p><p>　　Ui2= U8R85／(R11+ R85)=8.397×1318.7／(10×10－3+1318.7

49、)=0.9783V</p><p>　　Uo2為溫度補(bǔ)償電壓。當(dāng)t=85℃、RH=100%時(shí)，Uo1=8.397V，要求電路輸出10V，則補(bǔ)償電壓Uo2=10－8.397=1.603V。</p><p>　　由IC5組成差動(dòng)放大器，其放大倍數(shù)為KF5，即</p><p>　　KF5= Uo2／（Ui2－Ui1)=1.603／(0.9783－0.8279)=10.66

50、</p><p><b>　　取KF5=15。</b></p><p>　　c選擇R13~R16、RP4。</p><p>　　由IC5組成差動(dòng)放大器后有如下關(guān)系式，即</p><p>　　R13= R15，R14= R16，KF5=R14／R13</p><p>　　R14= KF5R13 =1

51、5Rl3，取R13= R15=10kΩ，R14=15×10=150kΩ，R16= R14=150kΩ。</p><p>　　當(dāng)t=85℃、RH=100%時(shí)，Uo2的實(shí)際值為</p><p>　　Uo2= KF5（Ui2－Ui1)=15(0.9783－0.8279)=2.256V</p><p>　　設(shè)通過(guò)RP4支路的電流為1mA，則</p>

52、<p>　　RP4=2.256／(1×10－3)=2.256kΩ，取系列值2.2kΩ</p><p>　?、苓x擇R7、R8、R9、R10。</p><p>　　由IC3組成同相加法器。令R7=R8=R9=R10=10kΩ，在85℃、100%的相對(duì)濕度時(shí)，調(diào)節(jié)RP2使Uo1=8.379V，調(diào)節(jié)RP4使Uo=10V。</p><p>　　4電路中各電

53、路元件的工作特性及性能參數(shù)指標(biāo)</p><p>　　4.1濕度傳感器IH3605的工作特性及性能指標(biāo)</p><p>　　工作特性：集成濕度傳感器IH3605如圖4.1.1所示，在片內(nèi)可完成信號(hào)的調(diào)整，且精度高，線性好。</p><p>　　圖4.1.1 IH3605引腳圖</p><p>　　以下是IH3605工作特性及性能指標(biāo) ：<

54、/p><p>　　IH3605的電壓輸出特性IH3605的輸出電壓是供電電壓、濕度及溫度的函數(shù)。電源電壓升高，輸出電壓將成比例升高，在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)以下兩個(gè)步驟可計(jì)算出實(shí)際的相對(duì)濕度值。 　</p><p>　　(1)首先根據(jù)下述計(jì)算公式，計(jì)算出25℃溫度條件下相對(duì)濕度值RH0。 　　 VOUT=VDC(0.0062RH0＋0.16) 　　其中VOUT為IH3605的電壓輸出值，VDC為IH

55、3605的供電電壓值，RH0為25℃時(shí)的相對(duì)濕度值。 　　</p><p>　　(2) 進(jìn)行溫度補(bǔ)償，計(jì)算出當(dāng)前溫度下的實(shí)際相對(duì)濕度值RH。 　　RH=RH0/（1.0546－0.00216t) 　 其中RH為實(shí)際的相對(duì)濕度值，t為當(dāng)前的溫度值，單位為℃ 　　IH3605的輸出電壓與相對(duì)濕度的關(guān)系曲線如圖4.1.1所示。</p><p>　　圖4.1.2 IH3605的輸出電壓與相對(duì)濕度的

56、關(guān)系</p><p><b>　　性能指標(biāo)：</b></p><p>　　●電源電壓：4～5.8V； 　　●供電電流： 200μA（5VDC）； 　　●濕度范圍：0～100％RH 　●精度：±2％RH（0～100％RH、25℃、V=5VDC）； </p><p>　　●互換性：±5％RH（0～60％RH）;±8％R

57、H（90％RH）； 　　●線性度：±0.5％RH（典型）； 　　●重復(fù)性：±0.5％RH； 　　</p><p>　　●穩(wěn)定度：±1％RH（50％RH 、5年內(nèi)）； 　　●響應(yīng)時(shí)間：15s（25℃及空氣緩慢流動(dòng)環(huán)境下）； 　　●工作溫度：－40℃～85℃；</p><p>　　4.2溫度傳感器PT1000的工作特性及性能指標(biāo)</p><p&

58、gt;　　工作特性：PT1000是鉑熱電阻，它的阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變。PT后的1000即表示它在0℃時(shí)阻值為1000歐姆，在300℃時(shí)它的阻值約為2120.515歐姆。它的工業(yè)原理：當(dāng)PT1000在0攝氏度的時(shí)候他的阻值為1000歐姆，它的的阻值會(huì)隨著溫度上升它的阻值是成勻速增漲的。</p><p>　　常見(jiàn)的pt1000感溫元件有陶瓷元件，玻璃元件，云母元件，它們是由鉑絲分別繞在陶瓷骨架，玻璃骨架，云母骨

59、架上再經(jīng)過(guò)復(fù)雜的工藝加工而成。</p><p>　　圖4.2.1PT1000鉑電阻RT曲線圖表</p><p><b>　　性能指標(biāo):</b></p><p>　　溫度系數(shù)：TCR＝3850ppm/K </p><p>　　溫度范圍： B級(jí)：?70℃-500℃ A級(jí)：?50℃-300℃ 電線：鍍鉑鎳線

60、 規(guī)范：DIN EN 60751（符合IEC751） 尺寸：2.3mm*2.1mm*0.9mm（長(zhǎng)*寬*高） 線長(zhǎng)10mm 長(zhǎng)期穩(wěn)定性： R0漂移小于等于0.04%（500℃，1000小時(shí)后） 絕緣電阻： 大于100MΩ，20℃時(shí) 大于2MΩ，500℃時(shí) 響應(yīng)時(shí)間： 水＠0.4m/s t0.5＝0.05S t0.9＝0.15S </p><p>　　空氣＠2m/s t0.5＝3.0S t0.9

61、＝10.0S 環(huán)境條件： 未保護(hù)時(shí)只能用于干燥環(huán)境 測(cè)量電流： PT1000 0.1bis0.3mA</p><p>　　4.3四運(yùn)放集成運(yùn)算放大器LM324的性能指標(biāo)</p><p>　　LM324 是四運(yùn)放集成電路,它采用14腳雙列直插塑料封裝,外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器, LM324工作電壓范圍寬，可用正電源3～30V，或正負(fù)雙電源±1．5V

62、～±15V工作。它的輸入電壓可低到地電位，而輸出電壓范圍為O～Vcc。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器。除電源共用外,四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖1所示的符號(hào)來(lái)表示,它有5個(gè)引出腳,其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端,“V+”、“V-” 為正、負(fù)電源端,“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中,Vi-（-）為反相輸入端,表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的位相反;Vi+（+）為同相輸入端,表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)

63、與該輸入端的相位相同。LM324的 引腳排列見(jiàn)圖4.3.1。由于LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等特點(diǎn)， </p><p>　　圖4.3.1LM324引腳圖</p><p><b>　　5電路的安裝與調(diào)試</b></p><p>　　5.1差動(dòng)放大器與轉(zhuǎn)換電橋的安裝與調(diào)試</p><

64、p>　　首先是對(duì)差動(dòng)放大器1的調(diào)試，先在傳感器的輸出端輸出濕度為0時(shí)所需的電壓接入電路。調(diào)節(jié)RP1，RP2使得差動(dòng)放大器1的輸出電壓UO1最小或最接近于零，然后是對(duì)差動(dòng)放大器2的調(diào)試，調(diào)節(jié)RP3使得差動(dòng)放大器2的輸出電壓最接近于零。然后在傳感器的輸出端加上IH3605濕度達(dá)到百分之百對(duì)應(yīng)的電壓，調(diào)節(jié)RP4使得輸出電壓最接近于10V .</p><p>　　轉(zhuǎn)換電橋的作用就是為了消除溫度對(duì)IH3605的影響

65、，采用三線法可以很好的達(dá)到預(yù)期的目的。</p><p>　　5.2 總電路的安裝與調(diào)試</p><p>　　在傳感器未接入電路的情況下，依次完成對(duì)差動(dòng)放大器1,2及轉(zhuǎn)換電橋的調(diào)試。在傳感器接入電路時(shí)微調(diào)RP4使得輸出的電壓最接近于標(biāo)準(zhǔn)傳感器的輸出值，但不能改變RP1，RP2的值。這樣在差動(dòng)放大器與轉(zhuǎn)換電橋的正確的安裝與調(diào)試的基礎(chǔ)上，完成了對(duì)電路的總的安裝與調(diào)試。</p>&l

66、t;p>　　5.3電路安裝與調(diào)試中遇到的問(wèn)題及分析解決方法</p><p>　　首先，在安裝的過(guò)程中由于導(dǎo)線過(guò)細(xì)的原因斷裂了好幾次，也很容易造成虛焊，最后我們只有重新布局，盡量減少導(dǎo)線的應(yīng)用，必要時(shí)將導(dǎo)線固定在電路板上。其次就是調(diào)節(jié)零點(diǎn)的時(shí)候，一開(kāi)始因?yàn)闆](méi)有完全搞清楚各電位器的作用，導(dǎo)致調(diào)零時(shí)總達(dá)不到預(yù)期的效果。后來(lái)對(duì)各電位器的作用作了深入的分析，了解了各部分的功能。按照它們各自的作用依次調(diào)節(jié)，既達(dá)到了調(diào)零

67、的目的也達(dá)到了輸入輸出線性化的目的。最后，數(shù)據(jù)的記錄同一濕度不同溫度下電路輸出不變，同一溫度下電路輸入與輸出呈線性關(guān)系，滿足實(shí)驗(yàn)要求。總之，經(jīng)過(guò)全組人的努力，終于解決了所有的問(wèn)題順利的完成了設(shè)計(jì)。</p><p>　　6電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及誤差分析</p><p><b>　　6.1實(shí)測(cè)電路數(shù)據(jù)</b></p><p>　?、僭谕粶囟认聹y(cè)得傳感器

68、的輸出（V），電路的是輸出電壓測(cè)量值（V），如表6.1.1</p><p><b>　　表6.1.1</b></p><p>　　由上表得出傳感器的輸出電壓與電路的輸出電壓呈線性關(guān)系：Y=3.228*X-2.75經(jīng)計(jì)算線性度近似為0.06%，滿足實(shí)際要求。</p><p>　?、谠谕粷穸炔煌瑴囟认聜鞲衅鞯妮敵鲭妷簬缀鯖](méi)有變化，如表6.1.2&

69、lt;/p><p><b>　　表6.1.2</b></p><p>　　6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析</p><p>　　所得電路測(cè)量相對(duì)濕度(RH)的范圍為0%~l00%，電路輸出電壓為0~10v，且具有溫度補(bǔ)償功能，在電橋電路中把Pt1000作為一個(gè)橋臂使得電橋能夠平衡，而當(dāng)溫度變化而導(dǎo)致濕度傳感器變化時(shí)，可能通過(guò)Pt1000阻值的變化而對(duì)此溫度進(jìn)

70、行補(bǔ)償，使得輸出電路只受到濕度的影響而與溫度無(wú)關(guān)。首先我們對(duì)所得電路進(jìn)行的與溫度無(wú)關(guān)的測(cè)驗(yàn)，我們把濕度傳感器放在常溫下測(cè)得此時(shí)的濕度是38.55%，接著我們拿來(lái)燒開(kāi)的水，把Pt1000放入熱水中，此時(shí)所得濕度在38.72%，多次測(cè)量比較下，所測(cè)幾乎不變，因此可得我們所做的電路有溫度補(bǔ)償功能。接著我們對(duì)電路進(jìn)行了濕度的檢測(cè)，把濕度傳感器放在開(kāi)水杯口，濕度慢慢的進(jìn)行變化，由于水杯口濕度很大，幾乎接近100%，電路顯示的數(shù)值也慢慢變大，最后停

71、留在9.696V，與設(shè)計(jì)要求相符，因此所得電路是合格的。</p><p>　　6.3改進(jìn)意見(jiàn)和方法</p><p>　　首先要保證電路的連接正確，防止松動(dòng)和虛焊。因?yàn)閷W(xué)校提供的導(dǎo)線直徑很小容易發(fā)生斷裂，所以實(shí)驗(yàn)中應(yīng)盡量減少導(dǎo)線的連接。在本次實(shí)踐中因?yàn)閷?dǎo)線的問(wèn)題我們走了很多的彎路。其次，在調(diào)試中注意各滑動(dòng)變阻器的調(diào)試順序，找準(zhǔn)正確的連接點(diǎn)，各電位器調(diào)好以后就不可以隨意變動(dòng)。最后就是數(shù)據(jù)的記錄

72、，既要證明該電路呈現(xiàn)的是在同一溫度下濕度與輸出電壓的線性關(guān)系，在不同溫度下同時(shí)又具有溫度補(bǔ)償功能。</p><p>　　7 實(shí)驗(yàn)總結(jié)及收獲體會(huì)</p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問(wèn)題的能力。</p><p>　　我也深刻了解到課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，而平時(shí)學(xué)習(xí)并不能讓我們很的掌握住它們。而在這次課程

73、設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的應(yīng)用有了更多更深一層的認(rèn)識(shí)。平時(shí)看課本時(shí)，有些問(wèn)題并不能透徹的的理解，做完課程設(shè)計(jì)，那些問(wèn)題就迎刃而解了。比如一些芯片的功能，只有通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐我們對(duì)各個(gè)元件才能有更深刻的認(rèn)識(shí)。認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐，實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng)力和最終目的。</p><p>　　經(jīng)過(guò)兩個(gè)星期的實(shí)習(xí)，在此期間我們也失落過(guò)，也曾一度想要放棄。但就是抱著不服輸?shù)囊懔陀職?，終于順利的完成了這次的課程

74、設(shè)計(jì)。同時(shí)我認(rèn)為我們的工作是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個(gè)人，個(gè)人也離不開(kāi)團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。某個(gè)人的離群都可能導(dǎo)致導(dǎo)致整項(xiàng)工作的失敗。實(shí)習(xí)中只有一個(gè)人知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須讓每個(gè)人都知道，否則一個(gè)人的錯(cuò)誤，就有可能導(dǎo)致整個(gè)工作失敗。團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們實(shí)習(xí)成功的一項(xiàng)非常重要的保證。而這次實(shí)習(xí)也正好鍛煉我們這一點(diǎn)，這也是非常寶貴的。</p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只

75、有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。當(dāng)然，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)順利完成了，雖然在設(shè)計(jì)中遇到了很多專業(yè)知識(shí)問(wèn)題，但最后都在老師的辛勤指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下迎刃而解。在老師的身上我們學(xué)也到很多實(shí)用的知識(shí)，在次我

76、們表示感謝！同時(shí)，對(duì)給過(guò)我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！</p><p><b>　　8儀器儀表明細(xì)清單</b></p><p>　　儀器清單 元件清單</p><p>　　1.直流穩(wěn)壓電源 1.電阻電容若干</p><

77、;p>　　2.雙蹤示波器 2.濕度傳感器IH3605</p><p>　　3.萬(wàn)用表 3.萬(wàn)能電路板</p><p>　　4.運(yùn)放LM324 4.電烙鐵等</p><p><b>　　9 參考文獻(xiàn)</b>

78、</p><p>　　[1] 童詩(shī)白主編.《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》(第三版)·高教出版社.2001</p><p>　　[2] 楊素行主編.《模擬電子線路基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程》楊素行(第二版)·高教出版社.1998</p><p>　　[3] 王成華主編.《電子線路基礎(chǔ)教程》.科學(xué)出版社.2000</p><p>　　[4] 李萬(wàn)臣主

79、編.《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》(第一版)·哈爾濱工程學(xué)</p><p><b>　　出版社·2001</b></p><p>　　[5] 孫梅生主編.<<電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)>>.高教出版社.1989</p><p>　　[6] 電子電路百科全書(shū)（1.2.3.4.卷）.科學(xué)出版社 </p

80、><p>　　[7] 電子技術(shù)類雜志、報(bào)刊</p><p><b>　　第 三 部 分</b></p><p><b>　　設(shè)</b></p><p><b>　　計(jì)</b></p><p><b>　　電</b></p>